• 제목/요약/키워드: 강자성 공명

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CoFeB 박막 재료에서 강자성 및 스핀파 공명 신호 분석 (Analysis of Ferromagnetic and Spin Wave Resonance Signals in CoFeB Thin Films)

  • 김동영;윤석수
    • 한국자기학회지
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    • 제24권6호
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    • pp.165-170
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    • 2014
  • 본 연구에서는 두께가 다른 비정질 CoFeB 박막 재료에서 측정한 강자성 및 스핀파 공명 신호를 비교 분석하였다. 강자성 공명 자기장($H_{FMR}$)은 두께에 거의 무관하게 일정한 값을 갖는 반면 스핀파 공명 자기장($H_{SWR}$)은 CoFeB의 두께에 의존하는 스핀파 모드들에 대한 이론 값과 일치하였다. 수평면에서 자기장 각도에 따른 $H_{FMR}$ 측정 결과로부터 CoFeB 재료의 일축이방성 자기장은 37 Oe였다. 한편 $H_{SWR}$$H_{FMR}$과 동일한 각도 의존성을 보였으며, 스핀파 공명 신호의 크기는 강자성 공명 신호에 비하여 약 5.7배 증가하였다. 이러한 증가는 비정질 재료의 작은 감쇠 상수에 의한 저감이 작은 스핀파의 진행 특성 및 균일한 자화에 의한 이상적인 정상파 형성 조건에 기인함을 알 수 있었다.

산화철 나노입자의 크기에 따른 강자성 공명 신호의 선폭 특성 (Size Dependence of FMR Linewidth in Iron Oxide Nanoparticles)

  • 김동영;윤석수
    • 한국자기학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.11-17
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    • 2014
  • 본 연구에서는 열 분해법으로 크기가 각각 D=4.67 nm, 5.64 nm 및 6.34 nm인 균일한 산화철 나노입자를 제조하여 강자성 공명 신호를 측정하였다. 측정된 강자성 공명 신호는 입자의 부피가 로그 정규 확률 분포를 갖는 초상자성 나노입자에 대하여 계산한 결과와 비교 분석하였다. 강자성 공명 신호의 선폭은 나노입자의 크기가 증가함에 따라 넓어졌으며, tanh($V^2$)에 비례하는 특성을 보였다. 이러한 나노입자의 크기에 따른 선폭 증가는 나노입자들 표면에 분포하는 표면 스핀과 결정 이방성 특성을 갖는 내부 스핀들에 의한 두 가지 강자성 공명 신호의 중첩에 기인함을 알 수 있었다.

NiFe 박막의 두께에 따른 강자성 공명 특성 분석 (Thickness Dependence of Ferromagnetic Resonance Properties in NiFe Thin Films)

  • 김동영;윤석수
    • 한국자기학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.37-42
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    • 2013
  • 본 연구에서는 NiFe 박막 시편을 마그네트론 스퍼터링 방법으로 제조하여 박막면 기준으로 수직면(out-of-plane) 자기장 방향과 수평면(in-plane) 자기장 방향에 따른 강자성 공명 자기장을 측정하였다. 수직면 자기장 방향에 따른 강자성 공명 자기장으로부터 유효자화량($M_{eff}$)을 도출하였으며, NiFe 두께에 따른 $M_{eff}$의 감소는 $K_s=-0.23\;erg/cm^2$의 값을 갖는 표면 이방성 상수에 기인하였다. 또한 수평면 자기장 방향에 따른 강자성 공명 자기장으로부터 수평면에서의 일축 이방성 자기장을 도출하였다. 한편, 일축 이방성 에너지의 자화 용이축이 두께가 감소함에 따라 시편 제조 시 인가한 자기장의 반대 방향으로 회전하고 있었으며, 이러한 현상은 시편 표면에 형성된 NiFeO의 반강자성 특성에 의한 현상으로 설명하였다.

교환 결합력을 갖는 CoFe/MnIr(2.5 nm) 박막의 회전 이방성 자기장 특성 (Rotatable Anisotropy Field in Exchange Coupled CoFe/MnIr(2.5 nm) Thin Films)

  • 윤석수;김동영
    • 한국자기학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.77-81
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    • 2017
  • 회전 이방성 효과는 교환 결합력을 갖는 강자성/반강자성 박막의 강자성 공명 측정에서 나타나는 현상으로 교환 결합력 에너지에 의한 반강자성층의 회전에 기인한다. 본 연구에서는 $CoFe(t_F)/MnIr(2.5nm)$ 박막 재료에서 CoFe의 두께에 따른 회전 이방성 자기장과 강자성 공명 선폭 특성을 분석하였다. 회전 이방성 자기장은 $t_F$에 반비례하는 두께 의존성을 보였으며, 이들 결과는 회전 이방성 에너지가 $0.96erg/cm^2$인 조건을 만족하였다. 강자성 공명 선폭은 $t_F$ < 50 nm에서 회전 이방성 자기장의 세기에 비례하는 특성을 보였으며, $t_F$ > 50 nm에서 와전류에 의한 특성이 두드러지게 나타났다.

CoFeB/MgO 박막 재료의 열처리에 따른 강자성공명 특성 (Thermal Annealing Effect on Ferromagnetic Resonance Properties in CoFeB/MgO Thin Film)

  • 윤석수;김동영
    • 한국자기학회지
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    • 제21권1호
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    • pp.10-14
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    • 2011
  • 본 연구에서는 열처리에 따른 자기이방성 자기장 및 강자성 공명 선폭(${\Delta}H_{PP}$) 변화 특성을 분석하기 위하여 열처리 전후의 CoFeB/MgO 박막 재료에 대하여 강자성 공명 신호를 측정하였다. 열처리 전에 일축이방성 자기장($H_{K1}$) 특성을 보이던 CoFeB는 열처리 후 쌍축이방성 자기장 ($H_{K2}$) 특성이 부가적으로 확연히 나타났다. 이는 비정질 CoFeB가 열처리에 의하여 B이 확산되는 과정에서 박막의 수평면에서 (001)결정면을 갖는 MgO 계면으로부터 CoFeB 역시 (001)결정면을 갖는 입방결정으로 성장하였기 때문이다. 또한 쌍축이방성을 갖는 결정축의 영향으로 수평면에서의 자화용이축의 분포 특성을 증가시켜 ${\Delta}H_{PP}$도 증가하는 특성을 보인다.

$Co_{79}Cr_{21}$ 박막의 강자성 공명 연구 (Ferromagnetic Resonance for $Co_{79}Cr_{21}$ Thin Film)

  • 백종성;김약연;임우영
    • 한국자기학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.125-129
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    • 1993
  • 강자성 공명 실험을 사용하여 고주파 마그네트론 스파터링 방법으로 제작된 $Co_{79}Cr_{21}(at.%)$ 박막의 자기적 특성을 조사하였다. $Co_{79}Cr_{21}$ 박막은 $K=2.91{\times}10^{5}\;erg/cm^{3},\;H_{k}'=2526\;Oe,\;g=2.17$인 특성을 보이며, Q-band 강자성 공명 실험 결과와 토오크 실험결과는 서로 잘 일치함을 볼 수 있었다.

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강자성 공명에 의한 Exchange Bias 연구 (Exchange Bias Study by FMR Measurment)

  • 유용구;박남석;민성기;유성초
    • 한국자기학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.265-269
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    • 2005
  • 강자성 공명 측정을 통하여 다양한 층 구성을 갖는 교환 바이어스 박막들의 교환 결합 특성에 대해 연구하였다. 공명자기장의 각도의존 실험을 통하여 일축방향이방성 자기장과 일축이방성 자기장을 구하여 분석하였다. NiFe 단일 박막과 비교하여 교환 바이어스된 NiFe/IrMn, IrMn/NiFe/IrMn, NiFe/IrMn/CoFe 박막들은 큰 일축방향이방성 자기장을 나타내었으며, 일축이방성 자기장 또한 큰 값을 나타내었다. 그러나 NiFe/Cu/IrMn의 경우, Cu의 두께가 두꺼울 때는 매우 작은 일축방향이방성 자기장을 나타내었으며, NiFe 단일 박막과 비슷한 크기의 일축이방성 자기장을 나타내었다. NiFe/IrMn/CoFe 박막의 경우 NiFe와 CoFe 강자성층들에 의해 두 개의 공명 자기장이 나타났다. 그 외에 공명 자기장의 선폭에 관한 분석이 교환 바이어스 특성과 연관하여 논의되어졌다.

교환 결합력을 갖는 CoFe/MnIr 박막에서 강자성 공명 선폭의 각도 의존성 연구 (Angular Dependence of Ferromagnetic Resonance Linewidth in Exchange Coupled CoFe/MnIr Bilayers)

  • 윤석수;김동영
    • 한국자기학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.50-54
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    • 2016
  • 본 연구에서는 교환 결합력을 갖는 CoFe/MnIr 박막 재료의 각도에 따른 강자성 공명 선폭 변화 특성을 분석하였다. 선폭의 최대 및 최소값은 교환 결합력에 의한 일방 이방성의 자화 곤란축 및 용이축 방향에서 각각 관측되었으며, 고정된 MnIr의 스핀에 의한 교환 바이어스 자기장의 각도 의존성과 일치하였다. 따라서, 최대 선폭은 고정된 MnIr 스핀의 반대 방향에서 자기장 방향으로 꼬여있는(twist) CoFe의 자화에 기인한다. 한편, CoFe 단일 박막에 비하여 증가된 최소 선폭은 각도 의존성이 없는 회전 이방성 자기장과 관련되며, 선폭 증가의 원인은 MnIr 입도의 자화 용이축 분포 특성으로 설명된다.

CoFe/MnIr 박막 재료에서 저자장 마이크로파 흡수 특성 분석 (Analysis of Low Field Microwave Absorption Properties in CoFe/MnIr Thin Film)

  • 김동영;윤석수
    • 한국자기학회지
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    • 제25권3호
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    • pp.74-78
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    • 2015
  • 본 연구에서는 교환 결합력을 갖는 CoFe/MnIr 박막 재료에서 강자성 공명 장치를 이용하여 자기장 방향에 따른 저자장 마이크로파 흡수(Low field microwave absorption, LFMA) 및 강자성 공명 신호를 측정하였다. 낮은 자기장 영역에서 나타나는 LFMA 신호는 자구의 회전 밀접하게 관계됨을 자화 곡선으로부터 알 수 있었다. 이러한 LFMA 신호 특성을 분석하기 위하여 강자성 공명 신호로부터 측정한 교환 바이어스($H_{ex}$ = 58.5 Oe) 및 일축 이방성 자기장($H_k$ = 30Oe)을 S-W model에 적용하여 자화과정의 횡방향 자화량(transverse magnetization, $M_{\tau}$) 및 투자율(transverse susceptibility, ${\mu}_{\tau}$)을 계산하였다. 자화 곤란축에서 측정된 LFMA 신호는 $M_{\tau}$ 비례하는 경향을 보였지만, 자화 곤란축과 수직 방향으로 접근하면 $M_{\tau}$${\mu}_{\tau}$ 모두에 의존하는 특성을 보였다.

교환 바이어스 인위적 준강자성 기준층을 포함한 자기 터널 접합의 강자성 공명 (Ferromagnetic Resonance of Magnetic Tunnel Junctions with an Exchange Biased Synthetic Ferrimagnetic Reference Layer)

  • 윤정범;유천열;정명화
    • 한국자기학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.121-126
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    • 2011
  • 자유층과 고정 기준층으로 이루어진 자기 터널 접합의 스핀 동역학을 강자성 공명 시늉내기로 연구 하였다. 먼저 교환 바이어스 인위적 준강자성 기준층을 포함한 자기 터널 접합에서 DC 자기장에 대한 각 층의 자화 방향을 확인하고 터널 자기저항을 계산하였다. 자기 터널 접합에서 스핀의 들뜸 모드들을 확인하기 위해 DC와 RF 자기장을 함께 인가하여 강자성 공명 주파수 스펙트라를 관찰 하였다. 각 층 별로 들뜸 모드들을 확인하여 자유층과 기준층의 자화 방향의 차이로 계산된 터널 자기저항의 들뜸 모드들을 분석 하였다. 전체적으로 스핀의 들뜸 모드는 자유층이나 기준층의 자화 방향에 관련해서 DC 자기장의 음, 양의 방향에 따라 상이하게 나타났다. 음의 방향 자기장에 대해서 자유층과 기준층의 강자성 공명 주파수 스펙트라는 수정된 Kittel 방정식으로 잘 설명되지만 양의 방향 자기장에 대해서는 예측하기 어려운 들뜸 모드들로 인해 분석적 해답을 찾기 어려웠다. 자기터널 접합의 강자성 층들은 서로 상호 작용을 하기 때문에 이에 대한 스핀 동역학 연구는 자유층 뿐만 아니라 기준층, 고정층과도 밀접하게 연관되어 있다.